IGBT 模塊通過 MOSFET 的電壓驅(qū)動控制 GTR 的大電流導(dǎo)通，兼具 高輸入阻抗、低導(dǎo)通損耗、耐高壓 的特點，成為工業(yè)自動化、新能源、電力電子等領(lǐng)域的重要器件。其主要的工作原理是利用電壓信號高效控制功率傳輸，同時通過結(jié)構(gòu)設(shè)計平衡開關(guān)速度與損耗，滿足不同場景的需求。

以變頻器驅(qū)動電機為例，IGBT的工作流程如下：

整流階段：電網(wǎng)交流電經(jīng)二極管整流為直流電。

逆變階段：

IGBT模塊通過PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號高頻開關(guān)，將直流電逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電，驅(qū)動電機變速運行。

當(dāng)IGBT導(dǎo)通時，電流流向電機繞組；

當(dāng)IGBT關(guān)斷時，電機電感的反向電流通過續(xù)流二極管回流，維持電流連續(xù)。

IGBT模塊外殼實現(xiàn)絕緣性能，要求耐高溫、不易變形。普陀區(qū)英飛凌igbt模塊

高壓直流輸電（HVDC）：在高壓直流輸電系統(tǒng)中，IGBT 模塊組成的換流器實現(xiàn)交流電與直流電之間的轉(zhuǎn)換。將送端交流系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換為高壓直流電進行遠距離傳輸，在受端再將直流電轉(zhuǎn)換為交流電接入當(dāng)?shù)亟涣麟娋W(wǎng)。與傳統(tǒng)的交流輸電相比，高壓直流輸電具有輸電損耗小、輸送容量大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，IGBT 模塊的高性能保證了換流過程的高效和可靠。

柔性的交流輸電系統(tǒng)（FACTS）：包括靜止無功補償器（SVC）、靜止同步補償器（STATCOM）等設(shè)備，IGBT 模塊在其中起到快速調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)無功功率的作用，能夠動態(tài)補償電網(wǎng)中的無功功率，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸電能力。 普陀區(qū)激光電源igbt模塊IGBT模塊經(jīng)過嚴(yán)苛測試，確保在各種復(fù)雜環(huán)境下保持穩(wěn)定。

組成與結(jié)構(gòu)：IGBT模塊通常由多個IGBT芯片、驅(qū)動電路、保護電路、散熱器、連接器等組成。通過內(nèi)部的絕緣隔離結(jié)構(gòu)，IGBT芯片與外界隔離，以防止外界的干擾和電磁干擾。同時，模塊內(nèi)部的驅(qū)動電路和保護電路可以有效地控制和保護IGBT芯片，提高設(shè)備的可靠性和安全性。

特性與優(yōu)勢：

低導(dǎo)通電阻與高開關(guān)速度：IGBT結(jié)合了MOSFET和BJT的特性，具有低導(dǎo)通電阻和高開關(guān)速度的優(yōu)點，同時也具有BJT器件高電壓耐受性和電流承載能力強的特點，非常適合用于直流電壓600V及以上的變流系統(tǒng)。高集成度與模塊化：IGBT模塊采用IC驅(qū)動、各種驅(qū)動保護電路、高性能IGBT芯片和新型封裝技術(shù)，從復(fù)合功率模塊PIM發(fā)展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM，智能化、模塊化成為其發(fā)展熱點。高效節(jié)能與穩(wěn)定可靠：IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點，能夠提高用電效率和質(zhì)量，是能源變換與傳輸?shù)?span>主要器件，俗稱電力電子裝置的“CPU”。

散熱基板：一般由銅制成，因為銅具有良好的導(dǎo)熱性，不過也有其他材料制成的基板，例如鋁碳化硅（AlSiC）等。銅基板的厚度通常在3 - 8mm。它是IGBT模塊的散熱功能結(jié)構(gòu)與通道，主要負責(zé)將IGBT芯片工作過程中產(chǎn)生的熱量快速傳遞出去，以保證模塊的正常工作溫度，同時還發(fā)揮機械支撐與結(jié)構(gòu)保護的作用。二極管芯片：通常與IGBT芯片配合使用，其電流方向與IGBT的電流方向相反。二極管芯片可以在IGBT關(guān)斷時提供續(xù)流通道，防止電流突變產(chǎn)生過高的電壓尖峰，保護IGBT芯片免受損壞。IGBT模塊封裝過程中焊接技術(shù)影響運行時的傳熱性。

電能傳輸與分配：在高壓直流輸電（HVDC）系統(tǒng)中，IGBT 模塊組成的換流器可實現(xiàn)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電進行遠距離傳輸，然后在受電端再將直流電轉(zhuǎn)換為交流電接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。這樣可以減少電能在傳輸過程中的損耗，提高輸電效率和可靠性。此外，在智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及微電網(wǎng)中，IGBT 模塊也起著關(guān)鍵的電能分配和管理作用，確保電能能夠在不同的電源和負載之間靈活、高效地傳輸。

功率放大：在一些需要高功率輸出的設(shè)備中，如音頻放大器、射頻放大器等，IGBT 模塊可以將輸入的小功率信號放大為具有足夠功率的輸出信號，以驅(qū)動負載工作。例如在專業(yè)音響系統(tǒng)中，IGBT 模塊組成的功率放大器能夠?qū)⒁纛l信號放大到足夠的功率，推動揚聲器發(fā)出響亮、清晰的聲音。 IGBT模塊在家用電器中作為開關(guān)元件，控制電源通斷。普陀區(qū)英飛凌igbt模塊

IGBT模塊提供多樣化的封裝選擇和電流規(guī)格，滿足不同應(yīng)用需求。普陀區(qū)英飛凌igbt模塊

柵極電壓觸發(fā)：當(dāng)在柵極施加一個正電壓時，MOSFET部分的導(dǎo)電通道被打開，電流可以從集電極流到發(fā)射極。由于集電極和發(fā)射極之間有一個P型區(qū)域，形成了一個PN結(jié)，電流在該區(qū)域中得到放大。電流通路形成：導(dǎo)通時電流路徑為集電極（P+）→ N-漂移區(qū)（低阻態(tài)）→ P基區(qū) → 柵極溝道 → 發(fā)射極（N+）。此時IGBT等效為“MOSFET驅(qū)動的BJT”，MOSFET部分負責(zé)電壓控制，驅(qū)動功率微瓦級；BJT部分負責(zé)大電流放大，可實現(xiàn)600V~6500V高壓場景應(yīng)用。關(guān)鍵導(dǎo)通參數(shù)：導(dǎo)通壓降VCE(sat)典型值為1~3V（遠低于BJT的5V），損耗更低；開關(guān)頻率為1~20kHz，兼顧效率與穩(wěn)定性（優(yōu)于BJT的<1kHz，低于MOSFET的100kHz+）。普陀區(qū)英飛凌igbt模塊